Дослідження впливу тіосульфонатної композиції з біосурфактантами на фіторемедіацію нафтозабрудненого ґрунту
Автор: Чорний Василь Вікторович
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Біотехнології та біоінженерія (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут хімії та хімічних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2022-2023 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Чорний В.В., Монька Н.Я. (керівник). Дослідження впливу тіосульфонатної композиції з біосурфактантами на фіторемедіацію нафтозабрудненого ґрунту.. Магістерська робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2023. Значною проблемою сільського господарства залишаються грибкові, бактеріальні та вірусні хвороби рослин. Фітопатогенні ураження сільськогосподарських культур є однією з основних причин економічних втрат у агрономії. Ці економічні збитки зумовлені підвищеним гниттям, зниженням приросту біомаси рослин. Зокрема, забруднення ґрунту нафтою та її похідними може значно збільшити рівень патогенної для рослин мікрофлори та погіршити якість ґрунту, тим самим обмежуючи рослини від речовин необхідних їм для нормального росту та розвитку[1]. У рослинництві широко використовуються різноманітні пестициди, що допомагають у боротьбі з хворобами сільськогосподарських рослин. Але синтетичні засоби вкрай негативно впливають на екологічний стан довкілля ті здоров’я людей. Тому актуальною проблемою є створення нових екологічно безпечних біоцидних препаратів[2]. Тіосульфоестери є синтетичними аналогами речовин природного походження, а саме фітонцидів часнику та цибулі [3]. Вони володіють широким спектром біологічної дії: біоциди, рістрегулятори, інсектициди, радіопротектори та консерванти [4]. Проте, тіосульфоестери мають низьку розчинність у воді, що ускладнює їх використання [5-7]. Поверхнево-активні речовини здатні збільшити розчинність тіосульфоестерів, а також здатні покращити проникність клітинних мембран мікроорганізмів, що збільшує ефективність біоцидів [8]. Це все дозволяє зменшити кількість тіосульфоестерів необхідних для ефективного використання препарату. Перевагою ж біогенних ПАР перед синтетичними є їхня дешевизна, екологічність та широкий діапазон рН та температури в якому біосурфактанти не втрачають свої властивості [9,10]. У магістерській роботі представлені результати досліджень біологічної активності етилового естеру 4-амінобензентіосульфокислоти та його композиції з біосурфактантами, перспектив застосування та їх переваг щодо наявних препаратів. Мета дослідження – Одержання нової перспективної композиції на основі етилового естеру 4-амінобензентіосульфокислоти та біосурфактанту з широким спектром антимікробної та фунгіцидної дії. Дослідити біологічну активність етилового естеру 4-амінобензентіосульфокислоти, рамноліпідного біокомплексу та їх композиції, встановити вплив на ріст рослин та стійкість до умов нафтозабрудненого ґрунту. Провести розрахунок матеріального балансу виробництва композиції етилового естеру 4-амінобензентіосульфокислоти з біосурфактантом. Розробити принципову технологічну схему процесу. Визначити матеріальні витрати на виробництво та собівартість продукту. Об’єкти дослідження: етиловий естер 4-амінобензентіосульфокислоти, біосурфактанти, композиційні препарати. Предмет дослідження: дослідження впливу тіосульфонатної композиції з біосурфактантами на фіторемедіацію ґрунту. Методи дослідження: органічний синтез, спектральні методи (ЯМР та ІЧ-спектроскопії), спектрофотометрія, спектроскопія електричного опору, експериментальний біологічний скринінг, SwissTargetPrediction, Molinspiration bioactivity score v2022.08. Наукова новизна одержаних результатів: За допомогою методів біоінформатики було спрогнозовано можливу біологічну активність етилтіосульфонату та підтверджено в ряді експериментів на поширених в західній частині України рослин. Проводилось дослідження показників рослин що змінюються від негативного впливу нафтозабруднено ґрунту: електричний опір і морфометричні показники рослин, дегідрогеназна активність ґрунту, синтез пігментів фотосинтезу та показник оксидативного стресу у рослинах. Підтверджено що етилтіосульфонат і біосурфактанти є безпечними для рослин і позитивно впливають на їх ріст в стресових умовах. Виконано необхідні матеріальні, технологічні та економічні розрахунки для виробництва препарату на основі композиції етилтіосульфонату та біосурфактанту на рік. Розроблено принципову технологічну схему виробництва. Представлена економічна частина для розрахунку витрат на виробництво. Ключові слова: тіосульфонати, етиловий естер 4-амінобензентіосульфокислоти, біосурфактанти, антимікробна дія, фунгіцидна активність, біологічна активність, фіторемедіація. ДЖЕРЕЛА 1. Yaremkevych O. «Effect of thiosulfonate-biosurfactant compositions on plants grown in oil polluted soil» / Yaremkevych O., Fihurka O., Banya A., Shvets V., Nakonechna A., Karpenko O., Bilushchak H., Karpenko O., Novikov V., Lubenets V.. // Environmental Engineering and Management Journal. 2020. Vol. 19, No. 11. – P. 2003–2012. 2. Lubenets V. «Development of new antimicrobial compositions of thiosulfonate structure» / Lubenets V, Karpenko O, Ponomarenko M, Zahoriy G et al.. // Chem Chem Technol. 2013; 7 (2): 119–124. doi 10.23939/chcht07.02.119 3. Lubenets V. «Synthesis and antimicrobial properties of 4-acylaminobenzenethiosulfoacid S-esters» / Lubenets V, Vasylyuk S, Monka N, et al.. // Saudi Pharm J. 2017;25(2):266-274. doi:10.1016/j.jsps.2016.06.007 4. Lubenets V. «Thiosulfonates: The Prospective Substances against Fungal Infections» / Lubenets V., Stadnytska N., Vasylyuk S., Karpenko O., Havryliak V. and Novikov V. // In: Fungal Infection. Eds. Erico Silva Loreto Tondolo, Intech Open, London. 2019: 1-24 doi: 10.5772/intechopen.84436 5. Лубенець В. І. «Патент України на винахід: Патент України 119218 С07С381/04. Рістрегулятор та біоцид для боротьби з фітопатогенною мікрофлорою при фіторекультивації нафтозабруд-нених ґрунтів» / Лубенець В. І., Василюк С. В., Наконечна А. В., Маліцька А. В., Швець В. В., Баня А. Р., Карпенко О. Я., Новіков В. П. // заявник і власник НУ «Львівська політехніка». – № a201805925; заявл.10.12.2018, Бюл. №23; опубл. 10.05.2019, Бюл. №9. 6. Lubenets V. «The plant protection remedies of thiosulfonate type» / Lubenets V., Vasylyuk S., Baranovych D., Komarovska-Porokhnyavec O., Rayevska K., Zaichenko O., Novikov V. // Chem. Agricult. Environ. 2007, V. 8, P. 163–167. 7. Швед О.В. «Патент на винахід 77586 Україна. Застосування S-етил-4-амінобензентіосульфонату як біоциду для захисту нафтопродуктів, металів та обладнання» / Швед О.В., Лубенець В.І., Баранович Д.Б., Новіков В.П., Яріш М.Є. // № 2005 04194 заяв. 04.05.2005; опублік. 15.12.2006. - Бюл. № 12. 8. Швець В. В. «Антимікробна активність композицій на основі тіосульфонатів і біогенних поверхнево-активних речовин щодо фітопатогенів» / Швець В. В., Карпенко О. В., Карпенко І. В., Новіков В.П., Лубенець В.І.. // Наукові вісті Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут". 2017; 3: 89-94. DOI: 10.20535/1810-0546.2017.3.96283 9. V. Shvets «Особливості використання композицій на основі продуктів біотехнології для укорінення живців туї західної» / V. Shvets, O. Karpenko V. Novikov, V. Lubenets // Наукові праці НУХТ 2018. Том 24, № 5 25-31. DOI: 10.24263/2225-2924-2018-24-5-5 10. Л.В. Худа «Вплив композиційного препарату етилтіосульфанілату з поверхнево-активним рамноліпідним біокомплексом на вміст sh-груп у daphnia magna» / Л.В. Худа , М.П. Андрущак, В.І. Лубенець, О.В.Карпенко, Т.Я.Покиньброда,І.В.Семенюк , О.І. Худий . // Біологічні системи. Т. 13. Вип. 1. 2021 9- 13.